Nano Select:具有内部纳米结构的聚合物颗粒合成进展:基于但不限于嵌段共聚物

具有复杂内部纳米结构的聚合物颗粒在高分子科学,生物学,能源存储,环境保护和分析技术等领域具有广泛的应用。而纳米颗粒的几何形貌,尺寸和内部纳米结构是决定其物理化学性质和潜在功能的重要因素。调控聚合物在溶液或熔体中的(自)组装是制备聚合物纳米颗粒的常用方法,可用于构筑不同尺度下的多层次纳米结构。从实验角度来看,聚合物颗粒的内部结构与合成方法直接相关,并且直接由聚合物结构单元性质,表面化学,溶剂性质,受限空间的大小和几何形状等因素决定。尽管学界对于聚合物(自)组装领域的研究已有很多,但对于不同的合成策略,形成内部微观/介观结构的内在因素仍缺乏梳理和深入探讨。并且,大多数报道都集中于具有不同理化性质的嵌段聚合物,并且多是通过分子结构的精细设计来调控纳米颗粒的内部结构,其成本相对昂贵且难以按实际应用进行扩展。

因此,德国柏林亥姆霍兹能源与材料研究所陆琰课题组对该领域研究的前沿进行了综述,对具有内部纳米结构的聚合物颗粒的重要合成策略进行了系统梳理与总结,这些策略包括:1)溶剂交换诱导的自组装快速纳米沉淀法,2)基于对乳液液滴与介质间的相互作用进行调控的乳液-溶剂蒸发法,3)模板辅助合成法和4)基于聚合与组装协同过程的原位聚合诱导的“一锅法”。在每种方法中,该课题组对于影响纳米颗粒内部结构形成和演化的关键因素,如界面关系,溶剂性质和聚合物的理化性质等进行了详细探讨。最后,对具有复杂结构的聚合物组装体合成领域存在的潜在问题及其潜在应用前景进行了展望。

相关工作在线发表在Nano Select(DOI: 10.1002/nano.202000110)上。